Nghiên cứu và xây dựng quá trình mô phỏng máy ép nhựa cho hệ thống scada

I H C QU C GIA TP.HCM
TR

NG

I H C BÁCH KHOA
_____o0o_____

PHÙNG

C HUY

TÀI

NGHIÊN C U VÀ XÂY D NG Q
TRÌNH-MƠ PH NG MÁY ÉP NH A
CHO H TH NG SCADA
CHUYÊN NGÀNH: T
NG HÓA
MÃ S H C VIÊN: 11150090

LU N V N TH C S

Tp. H Chí Minh, ngày 4 tháng 1 n m 2013


LU

TH

CƠNG TRÌNH

TR

Cán b h

NG

C HỒN THÀNH T I

I H C BÁCH KHOA – HQG -HCM

ng d n khoa h c :TS. TR

NG ÌNH CHÂU .....................

(Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v và ch ký)

Cán b ch m nh n xét 1 : ........................................................................
(Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v và ch ký)

Cán b ch m nh n xét 2 : ........................................................................
(Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v và ch ký)

Lu n v n th c s

c b o v t i Tr

ng

i h c Bách Khoa, HQG Tp. HCM

ngày . . . . . tháng 12 n m 2012
Thành ph n H i

ng ánh giá lu n v n th c s g m:

(Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v c a H i

ng ch m b o v lu n v n th c s )

1. ............................................................
2. ............................................................
3. ............................................................
4. ............................................................
5. ............................................................
Xác nh n c a Ch t ch H i

ng ánh giá LV và Tr

ngành sau khi lu n v n ã

c s a ch a (n u có).

CH T CH H I

VIÊN TH

NG

HI N: PHÙNG

TR

HUY

ng Khoa qu n lý chuyên

NG KHOA…………

Page


LU

TH

I H C QU C GIA TP.HCM
TR

NG

NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM
c l p - T do - H nh phúc

I H C BÁCH KHOA

NHI M V LU N V N TH C S
tên h c viên:

PHÙNG

C HUY.....................MSHV: 11150090

Ngày, tháng, n m sinh: 06-12-1980....................................N i sinh: Bn Ma Thu t
Chun ngành:
I. TÊN

T

NG HĨA...........................KHĨA : 2011

TÀI: NGHIÊN C U VÀ XÂY D NG Q TRÌNH –MƠ PH NG

MÁY ÉP NH A CHO H TH NG SCADA
II. NHI M V VÀ N I DUNG:
Tìm hi u và xây d ng q trình- mơ ph ng máy ép nh a thông qua card Ni
USB 6221
Xây d ng quá trình –mơ ph ng thu th p d li u, giám sát và

u khi n quá

trình cho h th ng SCADA
Liên k t gi a q trình mơ ph ng máy ép nh a thông qua card Ni USB 6221 và
ng PLC

u khi n quá trình.

III. NGÀY GIAO NHI M V : ..................................................................................
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : ...................................................................
V. CÁN B

H

NG D N : TS. TR

NG ÌNH CHÂU ..........................................

........................................................................................................................................
Tp. HCM, ngày . . . . tháng .12. . . n m 2012.
CÁN B H

CH NHI M B MÔN

NG D N

(H tên và ch ký)

TS. TR

ÀO T O

(H tên và ch ký)

NG ÌNH CHÂU
TR

NG KHOA….………
(H tên và ch ký)

VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

Page


LU

TH

IC M

N

hoàn thành t t lu n v n này, tôi xin chân thành c m n quý th y cơ và gia
ình ã d y d ,

ng viên và giúp

tơi trong su t q trình h c t p.

c bi t, tôi xin chân thành c m n Th y Tr
ng d n,

nh h

ng

ng cho tôi trong su t th i gian th c hi n lu n v n này.

Tôi xin chân thành c m n các Th y Cơ trong tr

ng

Chí Minh nói chung và các Th y Cô trong Khoa T
trang b cho tôi nh ng ki n th c quý báu

ng Hóa nói riêng ã

ng Hóa khóa 2006 và khố

tơi trong th i gian h c t p.
Ng

i th c hi n lu n v n

Phùng

VIÊN TH

i H c Bách Khoa TP.

hoàn thành t t lu n v n này.

Cu i cùng, xin c m n các anh ch trong l p T
2011 ã giúp

ình Châu ã nhi t tình

HI N: PHÙNG

HUY

c Huy

Page


LU

TH

TÓM T T LU N V N TH C S
k t h p các gi i thu t vào các quy trình v n hành h th ng th c ngày càng
c ng d ng r ng rãi trong l nh v c
n

a ra h

th c.

u khi n t

ng. L n

ng nghiên c u xây d ng m t quá trình mơ ph ng

c tính n i b t c a vi c mơ ph ng này là có th dùng nó

u khi n
ng d ng
a ra các ph

u tiên, có m t lu n
ng h th ng

thi t k h th ng

c nhi u h th ng khác nhau d

i d ng mơ ph ng q trình và có th

u khi n trong th c t . Tính v

t tr i c a vi c mô ph ng giúp chúng ta

ng án v n hành, t ch c và qu n lý h th ng SCADA mà ch a c n

ph i thi công ph n c ng.
Lu n v n c ng

ng th i

a ra h

ng phát tri n và m r ng cho vi c mô

ph ng q trình h th ng SCADA cơng nghi p. Hi n t i tác gi ch mơ ph ng q
trình h th ng máy ép nh a và thu t tốn

u khi n PID. Trong khi ó, gi i thu t

u khi n và quy trình, t ch c và qu n lý các h th ng SCADA di n r ng ngày càng
ph c t p và ph bi n h n.... Vì v y

thi t k quy trình mô ph ng h th ng SCADA

trên c n ph i có nhi u nhóm nghiên c u, nhi u t ch c cùng nhau th c hi n. Khi ó,
vi c mơ ph ng q trình này s tr nên r ng l n h n, h u ích h n và ng d ng nhi u
n trong l nh v c

VIÊN TH

u khi n t

HI N: PHÙNG

ng ang phát tri n m nh m hi n nay.

HUY

Page


LU

TH

ABSTRACT

The combination of algorithms in the system operating procedures for real to
increasingly widely applied in the field of automatic control. For the first time, with a
thesis demonstrating research process of simulating a model of a real system. Features
of this simulation is that you can use it to design control systems that control various
different systems in process simulation and can be applied to control in practice. The
superiority of the simulation helps us make operational plans, organization and
management of SCADA systems that do not need to make hardware.
This thesis also offer development and expansion for the simulation of the
process of industrial SCADA system. Currently, I can only simulate the process of
plastic injection molding machines and PID control algorithm. Meanwhile, the control
algorithms and procedures, organization and management of large-scale SCADA
system increasingly complex and more popular .... So to design the SCADA system
simulation process need to have many research groups and organizations working
together. Then, the simulation of this process will become larger, more useful and
more applications in the field of automatic control that is growing strong today.

VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

Page


LU

TH

CL C

CH

NG 1: T NG QUAN

1.1. Tính c p thi t c a lu n v n ..................................................................... 14
1.2.

t s cơng trình nghiên c u trên th gi i ............................................. 14

1.3. Gi i thi u

tài...................................................................................... 17

1.4. Ý ngh a v vi c mơ ph ng-q trình h th ng SCADA công nghi p ...... 20
1.5.

c tiêu

tài ...................................................................................... 20

1.6. Công c s d ng cho lu n v n ................................................................ 21
1.7. Tóm l

CH

c n i dung các ch

NG 2: C

S

ng. ............................................................ 21

LÝ THUY T

2.1 Gi i thi u .............................................................................................. 22
2.2

các kh i c n th c hi n trong lu n án............................................. 22

2.3 Mơ t q trình

u khi n trong h th ng máy ép keo. .......................... 24

2.4 Gi i thi u chung v b
2.5

u khi n PID. .................................................. 27

u khi n PID s d ng trong PLC. .................................................. 32

2.6 Tính t c
2.7

Motor b m d u .................................................................... 37

t lu n ................................................................................................. 38

CH

NG 3: QUÁ TRÌNH

U KHI N VÀ V N HÀNH

TH NG MÁY ÉP NH A
3.1. Gi i thi u ............................................................................................... 38
3.2. Gi i thi u v máy ép nh a ..................................................................... 38
3.3. Các thành ph n c b n c a máy ép nh a ................................................ 40
3.4. Quy trình v n hành ................................................................................. 41
3.5. Gi i thu t
3.6.

u khi n .............................................................................. 43

t lu n ................................................................................................. 45

CH

NG 4: XÂY D NG MƠ HÌNH MƠ PH NG Q

TRÌNH H TH NG MÁY ÉP NH A.
VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

Page

LU

TH

4.1. Gi i thi u ............................................................................................... 46
4.2. Gi i thi u Card DAQ NI USB 6221 ....................................................... 46
4.2.1. C u t o v card DAQ NI USB 6221........................................... 47
4.2.2.

u vào t

4.2.3.

u ra t

ng t Analog input ................................................. 48
ng t Analog ouput ................................................... 49

4.2.4. Vào ra s (Digital I/O) .............................................................. 50
4.2.5. K t n i tín hi u ........................................................................ 50
4.3. Ngơn ng l p trình Labview ................................................................... 51
4.3.1. Gi i thi u chung v ph n m m labview ..................................... 51
4.3.2.

ng d ng c a ph n m m Labview ............................................. 53

4.3.3. Th vi n thu th p d li u (data acquisition) ............................... 54
4.4. Xây d ng mơ hình mơ ph ng-quá trình máy ép nh a ............................. 55
4.4.1. Thi t k giao di n mô ph ng ...................................................... 55
4.4.2. S

4.5.

I/O cho card USB NI 6221 ............................................... 60

t lu n. ................................................................................................ 61

CH

NG 5: PH N C NG C N THI T K

CHO MƠ

HÌNH MƠ PH NG Q TRÌNH.
5.1. Gi i thi u .............................................................................................. 61
5.2. Mơ hình th c ph n c ng c n thi công. ................................................... 62
5.2.1. B x lý trung tâm PLC ............................................................ 62
5.2.2.Mơ hình lị nhi t ......................................................................... 63
5.2.3. Mơ hình Motor b m................................................................... 64
5.2.4. Màn hình c m ng HMI............................................................. 65
5.2.5. S
5.2.6.

u dây I/O ...................................................................... 66
u dây Card NI USB 6221....................................................... 67

5.3.

k t n i I/O gi a PLC v i Crad NI USB 6221. .............................. 68

5.4.

t lu n ................................................................................................. 68

CH

NG 6: THU TH P D

LI U, GIÁM SÁT VÀ

U

KHI N QUÁ TRÌNH H TH NG.
VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

Page


LU

TH

6.1. Gi i thi u. ............................................................................................... 68
6.2. Khai báo c u hình giao ti p d li u OPC ................................................. 69
6.3. Cách t o giao di n nàm hình c m ng HMI ............................................. 71
6.4. H th ng Citect SCADA. ........................................................................ 75
6.5. K t qu

t

c t các b

u khi n PID .............................................. 81

6.5.1. K t qu c a quá trình

u khi n nhi t

lò ................................. 81

6.5.2. K t qu c a quá trình

u khi n Motor b m d u ........................ .83

6.5.3. K t qu c a quá trình

u khi n l u l

ng .................................. 85

6.6. K t lu n ................................................................................................... 86

CH

NG 7: K T QU

T

C-

NH H

NG

PHÁT TRI N.
7.1. K t qu

t

c ..................................................................................... 87

7.2. M t s h n ch ........................................................................................ 88
7.3. H

ng phát tri n ..................................................................................... 89

TÀI LI U THAM KH O ............................................................................ 90
PH L C ..................................................................................................... 91
LÝ L CH TRÍCH NGANG....................................................................... 121

Danh m c các hàm, ký hi u, t vi t t t
ENTHENET: m ng c c b LAN, theo chu n hóa trong IEEE 802.3
HMI: Human Machine Interface
Hub: thi t b k t n i m ng LAN
ID:

Identify

Industrial Ethernet: M ng Ethernet công nghi p
IP:

Internet Protocol

LAN: Local Area Network
MTUs: Master Terminal Unit
VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

Page


LU

TH

NetDDE: Network Dynamic Data Exchange
ODBC: Open Database Connectivity
OLE: Object Linking and Embedding
OLE DB: Object Linking and Embedding Database
OPC: OLE for Process Control
OPC-AE: OLE for Process Control - Alarms & Events
OPC-DA: OLE for Process Control - Data Access
OPC-DX: OLE for Process Control - Data eXchange
OPC-HAD: OLE for Process Control - Historical Data Access

OPC XML-DA:OLE for Process Control - XML Data Access
PC:

Personal Computer

PID: Proportional Integral Derivative
PLC: Programmable Logic Controller
Profibus - DP: Decentralize Periphery - fast data exchange
Profibus - PA: Process Automation - intrinsically safe environment
Profibus - FMS: Fieldbus Message Specification - peer to peer communication
RJ45: Registered Jack 45
RS232: chu n truy n thông n i ti p
RS422: chu n truy n thông n i ti p nh ng kho ng cách truy n và v n t c
truy n cao h n RS232
RS485: chu n truy n thông n i ti p nh ng kho ng cách truy n và v n t c
truy n cao h n RS232 và RS422
RTUs:

Remote Terminal Units

SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition
TCP/IP: Transmission Control Protocol/Internet Protocol
VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

Page

LU

TH

USB: Universal Serial Bus
WAN:

Wide Area Network

Danh m c các hình v ,

th , b ng bi u

Hình 1. S

kh i Mơ ph ng th c Simulink và PLC

Hình 2. S

kh i v

u khi n q trình SCADA thơng qua OPC giao ti p

Matlab
Hình 3. S

kh i v h SCADA mơ hình mơ ph ng

Hình 4. Phịng thí nghi m v mơ hình mơ ph ng.

Hình 5. Thi cơng mơ hình mơ ph ng- q trình th c cho lu n v n.
Hình 6 . Mơ hình mơ ph ng Labview cho h th ng máy ép keo.
Hình 7 . Mơ hình mơ ph ng HMI cho h th ng máy ép keo.
Hình 8 . Mơ hình mơ ph ng SCADA Citect cho h th ng máy ép keo.
Hình 9. Bi u di n các kh i t ng quát c n th c hi n
Hình10. Bi u di n s

chi ti t các kh i c n thi công trong lu n án.

Hình 11. Mơ t q trình ho t
Hình 12. Chu trình ho t

ng c a máy ép nh a

ng c a h th ng máy ép

Hình13 . Mơ t h th ng b m th y l c d u.
Hình 14: S

kh i b

Hình15. S

kh i

u khi n PID
u khi n

Hình 16. D ng máy ép ng, máy

it

ng dùng hi u ch nh PID

ng.

Hình 17. D ng máy ép thu c máy n m
Hình 18. Máy ép nh a d ng n m c b n
Hình 19. Qui trình

n gi n c a s n xu t và v n hành trong ngành nh a.

Hình 20. Qui trình v h th ng n

c gi i nhi t khn

Hình 21. Qui trình v n hành máy ép keo.
VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

Page 10


LU

TH

Hình 22. Qui trình v n hành t
Hình 23. Bi u di n ch

ng.

v n hành tay.

Hình 24. Card DAQ NI USB 6221
Hình 25. S

chân c a card NI USB 6221

Hình 26: S

thi t b PGIA

Hình 27: C u trúc hàm thu th p d li u DAQ Assistant
Hình 28. C u trúc hàm AI Waveform Scan
Hình 29. Thân máy làm giá
Hình 30. Bi u di n lị nhi t mơ ph ng
Hình 31. Bi u di n khn mơ ph ng
Hình 32. Bi u di n phun keo mơ ph ng
Hình 33. Bi u di n l i mơ ph ng
Hình 34. Bi u di n b ng t i mơ ph ng
Hình 35. Bi u di n Motor b m d u
Hình 36. Bi u di n mơ ph ng q trình
Hình 37. Bi u di n mơ hình th c c n thi cơng
Hình 38. Mơ hình PLC k t n i các Muol m r ng và k t n i m ng Cclink
Hình 39. Mơ hình th c lị nhi t.
Hình 40. Mơ hình th c b m th y l c d u

Hình 41. Màn hình c m ng HMI Got-1155
Hình42. S

k t n i dây I/O gi a PLC và Card NI USB 6221

Hình43. S

k t n i dây v i Card NI USB 6221

Hình 44. Cách khai báo thi t b k t n i trong OPC kepware
Hình 45. Cách khai báo l y d li u t PLC

VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

Page 11


LU
Hình 46. Các tag

TH

c l y t PLC thơng qua OPC Server

Hình 47. Khai báo k t lo i màn hình và lo i PLC c n k t n i.
Hình 48. Cách t o Parts trong màn hình GOT

Hình 49. Cách t o ho t h a di chuy n.
Hình 50. Mơ ph ng h th ng máy ép keo trên màn hình HMI GOT -1000
Hình 51.Hi n th lị nhi t và v n hành tay
Hình 52. Hi n th và cài

t thơng s cho khn

Hình 53. Hi n th và cài

t thơng s phun keo.

Hình 54 Hi u ch nh PID Motor va PID l u l

ng.

Hình 55. Mơ hình mơ ph ng Citect SCADA
Hình 56. Thơng s hi u ch nh khn
Hình 57. Thơng s hi u ch nh keo
Hình 58. Thơng s hi u ch nh nhi t

và

th bi u di n nhi t

Hình 59. Hi n th c nh báo l i
Hình 60. Hi u ch nh PID nhi t

lò 1 và lò 2 kh o sát 1

Hình 61. Hi u ch nh PID nhi t

lị 1 và lị 2 kh o sát 2

Hình 62. Hi u ch nh PID nhi t

lò 1 và lị 2 kh o sát 3

Hình 63. Hi u ch nh PID c a Motor b m th y l c d u 1.
Hình 64. Hi u ch nh PID c a Motor b m th y l c d u 2.
Hình 65. Hi u ch nh PID c a vale l u l

ng th y l c d u 1

Hình 66. Hi u ch nh PID c a vale l u l

ng th y l c d u 2.

VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

Page 12


LU

CH
1.1.

TH

NG 1: T NG QUAN
Tính c p thi t c a lu n v n

i s phát tri n c a xã h i ngày nay các h th ng SCADA t
công nghi p ngày càng xâm nh p vào
ng nhu c u

i s ng con ng

u khi n ngày càng cao và ch t l

tr ng. Ngày nay các h th ng giám sát,
khi n a c p

ng

ng hóa trong

i nhi u h n. Vì v y,

áp

u khi n h th ng là r t quan

u khi n và thu th p d li u, h th ng

u

c s d ng r ng rãi trong các nhà máy, xí nghi p trên toàn th gi i.

Nh ng h th ng SCADA di n r ng thì s l

ng kênh Input/Output có th lên

hàng ngàn hay vài ch c ngàn I/O, b trung tâm x lý PLC v i t c

nhanh và

n
tin

y cao nh vào các giao th c m và các m ng truy n thông nh m ng PROFIBUS,
WAN, LAN, ENTHENET và c m ng INTERNET. Vì th khi nghiên c u, xây d ng
và thi t k cho h th ng SCADA có quy mơ l n và

ph c t p cao thì khơng th xây

ng mơ hình thí nghi m ho c mơ ph ng sát v i ng d ng th c t . Chính vì

u này,

các nhà nghiên c u thi t k h th ng SCADA trong th c t ph i luôn i tìm nh ng
gi i pháp t i u hóa các q trình
sai sót và chi phí phát sinh tr
câu h i

u khi n và xây d ng h th ng th c nh m gi m

c khi thi công h th ng SCADA th c t . Vì v y m t

t ra cho các nhà nghiên c u trong l nh v c

u khi n t

ng là:

i sao

chúng ta không th nghiên c u và xây d ng q trình-mơ ph ng cho h th ng
SCADA cơng nghi p
1.2.

Vi t Nam?

t s cơng trình nghiên c u trên th gi i
tr l i câu h i trên, các nhà nghiên c u chuyên môn trong l nh v c

khi n các h th ng SCADA t

u

ng hóa cơng nghi p ngày nay ã b t tay vào vi c

nghiên c u nh m m c ích nâng cao ch t l

ng mô ph ng và

u khi n sát v i ng

ng th c t h n. Hi n nay các ph n m m mô ph ng h th ng SCADA ngày càng
nhi u nh là: Simulink Guide c a Matlab, Labview, Winsim,…. Nhóm nghiên c u
thu c tr

ng h c ‘Department of Control and Instrumentation Brno University of

Technology Kolejní, Brno CZECH REPUBLIC’ v i tên

tài là “Real-Time

Communication between MATLAB/Simulink and PLC via Process Visualization
Interface”[4], tác gi dùng ngôn ng Matlab Simulink
VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

mô ph ng

it

ng th c
Page 13


LU
giao ti p v i PLC qua các b

i

TH

chuy n

i tín hi u s sang tín hi u t

u khi n q trình. Các tín hi u thu th p và

xu ng PLC nh s

kh i

ng t và ng

c

u khi n thơng qua Matlab

(hình 1).

Hình 1. S

kh i Mơ ph ng th c Simulink và PLC

u tiên tác gi mô ph ng trên mơ hình Simulink c a Matlab, sau ó liên k t
mô ph ng Simulink Matlab v i PLC và th nghi m trên mơ hình v t lý th c. Thông
th

ng tr

c khi thi công h th ng th c thì các nhà nghiên c u ph i thi t k xây d ng

mơ hình mơ ph ng
th c.

ch y th h th ng, và ánh giá chính xác k t qu

u khi n

u này ịi h i chi phí thi cơng mơ hình th nghi m cao, chi phí v thi t b

ti n, m t th i gian nhi u v th nghi m, nh ng l i kém linh ho t khi thay

t

ic c u

nh mơ hình mơ ph ng, chính vì th m t nhóm tác gi khác ‘STOJAN PERSIN,
BORIS TOVORNIK and NENAD MUSKINJA’ l i nghiên c u v ‘OPC-driven Data
Exchange between MATLAB and PLC-controlled System’[9], nhóm này xây d ng h
th ng SCADA thu th p d li u và mô ph ng q trình
t v i ngơn ng Matlab ch y mô ph ng nh s

VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

kh i

u khi n thơng qua OPC liên
(hình 2).

Page 14


LU

Hình 2. S

kh i v

TH

u khi n quá trình SCADA thông qua OPC giao ti p
Matlab

Xu t phát t s khai tri n th m nh c a ngôn ng Simulink trong Matlab,
Nhóm tác gi ‘Y V Pavan Kumar, Y Jaganmohan Reddy, S Srinivas Kumar’ s nghiên
u

tài “MATLAB/Simulink Versus Refined Real Time Simulation of an

Alternative Electrical Energy System in Dynamic Aspects”[16], nhóm này mơ ph ng
và

u khi n n ng l

ng b ng b

u khi n HPS Controller nh (hình 3).

tín hi u v cho máy tính mơ ph ng quá trình n ng l

Hình 3. S

VIÊN TH

HI N: PHÙNG

ng

gi l p

n n ng.

kh i v h SCADA mơ hình mô ph ng

HUY

Page 15


LU

TH

Phịng thí nghi m làm mơ ph ng.

Hình 4. Phịng thí nghi m v mơ hình mơ ph ng.
T các yêu c u c n thi t v s mô ph ng nh trên, nh ng v n ch a có m t tác
gi nào xây d ng

c h th ng mơ ph ng q trình th c có th áp d ng

c cho

ng d ng công nghi p.
1.3.

Gi i thi u

tài

nh ng kh o sát nh ng nghiên c u và tính c p thi t trên cho th y r ng:
nh ng h th ng SCADA công nghi p trong th c t r t l n, c n ph i có

i ng k

thu t cao, gi i c ph n c ng l n ph n m m và các kinh nghi m th c t . C n có nhi u
chi phí và th i gian thi cơng. Vì th

xây d ng m t h th ng SCADA có quy mơ

n nh trên thì c n ph i th c hi n mô ph ng quá trình cho h th ng tr
thi cơng h th ng th c là h t s c c n thi t nh m gi m

c khi b t tay

c sai sót và chi phí phát sinh

khơng c n thi t trong quá trình xây d ng h th ng SCADA th c. Vì v y, tác gi s
VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

Page 16


LU

TH

xây d ng mơ hình mơ ph ng th c
SCADA trong các phân x

giám sát và

u khi n quá trình h th ng

ng s n xu t nh a.

Hình 5. Thi cơng mơ hình mơ ph ng- q trình th c cho lu n v n.

VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

Page 17


LU

TH

Mơ hình mơ ph ng q trình

c thi cơng b i ph n m m Labview

Hình 6 . Mơ hình mô ph ng Labview cho h th ng máy ép keo.
Mơ hình mơ ph ng q trình

c thi cơng b i ph n m m GT-

Designers HMI Got-1000.

VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

Page 18

LU

TH

Hình 7 . Mơ hình mơ ph ng HMI cho h th ng máy ép keo.
Mơ hình mơ ph ng q trình

c thi cơng b i ph n m m Citect

SCADA

Hình 8 . Mơ hình mơ ph ng SCADA Citect cho h th ng máy ép keo.
VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

Page 19


LU

TH

Trong quá trình h c t p và làm vi c tác gi may m n
hãng t

c làm vi c v i các

ng l n trên th gi i nh : Siemens, Omron, Mitsubishi, Schneider, Fuji, ….

Xu t phát t nhu c u th c ti n c a tác gi nên tác gi

ã ch n

tài nghiên c u và

xây d ng q trình-mơ ph ng máy ép nh a cho h th ng SCADA công nghi p
1.4.

Ý ngh a v vi c mơ ph ng-q trình h th ng SCADA công nghi p

Vi c mô ph ng các h th ng th c là m t nhu c u t t y u,

c bi t khi các h

th ng ngày càng tr nên ph c t p. Nhu c u này xu t phát t nhi u y u t khác nhau,
nên ta có th

a ra m t s nguyên nhân sau:
u t cho các h th ng th c (ngay c h th ng thí nghi m ho c bán

công nghi p) th

ng r t cao,

ti n mua thi t b , chi phí b o d

c bi t là các thi t b công nghi p. Chi phí này bao g m
ng, s a ch a…

Mơ ph ng các h th ng th c cho phép th c hi n vi c ánh giá, ki m tra
ch t l

ng h th ng tr

c khi áp d ng trong th c t , nh t là v i các h th ng l n và

ph c t p.
Mô ph ng h th ng th c cho phép quá trình thi t k , xây d ng và v n
hành h th ng

c th c hi n linh ho t, hi u qu .

Xuyên su t toàn b quá trình th c hi n m t d án, t
cho

xu t ý t

ng thi t k

n th c hi n và v n hành h th ng th c, mô ph ng cho phép ki m tra, ánh giá

nhi u ph

ng án khác nhau, t

ó l a ch n

c ph

ng án thích h p nh t.

Vi c mơ ph ng q trình trên máy tính: khác v i mơ ph ng thu n túy tốn h c,
vi c mơ ph ng các q trình cơng ngh ph c v cho ào t o và nghiên c u th
ph c t p h n và có nh ng yêu c u riêng. Mơ hình mơ ph ng các
ph i có tính tr c quan cao, d s d ng, d hình dung, và th hi n
trình cơng ngh
1.5.

it

ng

ng cơng ngh
c rõ ràng quy

ó.
c tiêu

tài

Tìm hi u và xây d ng mơ ph ng quá trình h th ng SCADA.
Giao ti p gi a Card Ni6221 v i mô ph ng quá trình h th ng.
VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

Page 20


LU

TH

t n i m ng công nghi p cho h th ng SCADA.
Nghiên c u thu t toán
Thu th p d li u,

u khi n PID cho h th ng.

u khi n và giám sát quá trình, liên k t gi a ph n

m SCADA Citect v i LABVIEW

mô ph ng quá trình cho h th ng SCADA ã

xây d ng.
1.6.

Công c s d ng cho lu n v n
Các ph n m m s d ng cho mô ph ng và

u khi n q trình.

Ngơn ng l p trình GX-DEVELOPER c a hãng PLC Mitsubishi
Ngơn ng l p trình h th ng Citect SCADA c a hãng Schneider
Ngôn ng l p trình Labview cho

u khi n q trình.

Cơng c OPC KEPServerEx V4.0 thu th p I/O Server.
Các ph n c ng s d ng cho mô ph ng và

u khi n quá trình.

PLC Mitsubishi FX-3U-48MR, FX2N-64MR FX2N-4AD, FX2N-4DA,
FX2N-2LC, FX2N-16CCL-M, FX2N-32CCL,
Lò nhi t và c m bi n nhi t

l y d li u v và xu t d li u ra.

và SSR..

Card Ni6221 nh n tín hi u t PLC v máy tính mơ ph ng q trình h
th ng SCADA th c.
Bi n t n và Motor 3 pha, Encorder.
Máy tính mơ ph ng SCADA và máy tính mơ ph ng q trình.
1.7.

Tóm l

c n i dung các ch

ng.

i n i dung k trên lu n v n có c u trúc nh sau:
Ch

ng 1: Gi i thi u t ng quan v mơ ph ng q trình và nh ng nghiên c u

thi t k mô ph ng th c c a các nhà khoa h c trên th gi i. Qua ó th y

cs

n thi t c a nh ng nghiên c u này và nêu b t lên t m quan tr ng ph i xây d ng m t
q trình mơ ph ng th c cho h th ng SCADA dành cho riêng l nh v c
ng mà tr
VIÊN TH

u khi n t

c tiên là mơ ph ng q trình cho h th ng SCADA cơng nghi p nói
HI N: PHÙNG

HUY

Page 21


LU

TH

chung và xây d ng q trình mơ ph ng máy ép nh a cho h th ng SCADA nói

riêng.
Ch

ng 2: Trong ch

ng này, tác gi s

q trình mơ ph ng h th ng và thu t toán

a ra s

kh i c n th c hi n trong

u khi n PID c n kh o sát, cơng th c

tính v n t c c a motor b m d u. Công d ng và ý ngh a c a các kh i này.
Ch

ng 3: Gi i thi u chung v máy ép nh a, nguyên t c ho t

máy ép nh a thông th

ng trong th c t . Và

ng, các lo i

a ra quy trình t ch c v n hành và s n

xu t các s n ph m nghành nh a, các thành ph n c u t o nên h th ng máy ép nh a và
gi i thu t v n hành cho máy.

Ch

ng 4: Trong ch

ng này tác gi s gi i thi u s v ph n m m Labview,

cách thu th p d li u thơng qua card USB NI 6221, t

ó,

a ra cách xây d ng mơ

hình mơ ph ng cho h th ng máy ép nh a.
Ch

ng 5:

ph n ch

ng này, tác gi s trình bày v ph n thi cơng mơ hình

mơ ph ng th c, m ng PLC, màn hình c m ng HMI, lị nhi t, Motor b m d u, k t n i
tín hi u
Ch
gi a ng

u khi n giao ti p gi a Card USB NI6221 và m ng PLC,...
ng 6: Ch

ng này s nói v cách thu th p d li u, t o giao di n giao ti p

i và máy HMI và h th ng Citect SCADA, sau ó trình bày các k t qu

u

khi n....thơng s c a mơ hình.
Ch

ng 7: T ng k t l i k t qu

ng phát tri n c a

t

c, nêu lên m t s h n ch và

tài. Hi n t i lu n v n này ch nh n m nh

v n

a ra

mô ph ng

quá trình máy ép nh a cho h th ng SCADA nh ng v c b n nó ã v ra m t
ng m i cho s phát tri n trong l nh v c

u khi n t

ng.

t h th ng mơ ph ng q trình dành riêng cho l nh v c này, mà
giúp nhà thi t k
a ra các ph
an tồn và trách

u khi n khơng c n ph i th c thi ph n c ng tr
ng án và các quy trình v n hành
c sai sót khi thi t k

cho

ó chính là h

m nh n m nh là
c mà v n có th

u khi n khác nhau, giúp cho vi c

u khi n. M c dù hi n t i vi c mô ph ng

n cịn nhi u thi u sót,…nh ng v lâu v dài s
ng nghiên c u m .

ó chính là thi t k

c c p nh t nhi u h n vì ây là

ng phát tri n c a

tài này và m r ng thêm

u khi n h th ng SCADA công nghi p.
VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

Page 22


LU

CH

TH

NG 2: C S LÝ THUY T

2.1. Gi i thi u.
Trong ch

ng này, tác gi s trình bày v thu t toán

u khi n PID và s

các kh i c n th c thi cho q trình mơ ph ng cho lu n án. M i kh i s có m t nhi m
riêng, m t công d ng và m t ch c n ng riêng.
2.2. S

các kh i c n th c hi n trong lu n án.
iýt

tác gi s

ng gi i quy t lu n v n nh trong ph n gi i thi u

a ra s

các kh i chung và s

tài ã nêu trên,

chi ti t c n th c hi n cho vi c mô

ph ng th c quá trình c a m t h SCADA cơng nghi p nói chung và h th ng máy ép
nh a nói riêng.
kh i chung :

Hình 9. Bi u di n các kh i t ng quát c n th c hi n

VIÊN TH

HI N: PHÙNG

HUY

Page 23

LU

TH

chi ti t

Hình10. Bi u di n s

VIÊN TH

HI N: PHÙNG

chi ti t các kh i c n thi công trong lu n án.

HUY

Page 24